Il telescopio spaziale Webb della NASA alla ricerca di mondi abitabili e antiche galassie

NASA Sta per aprire una finestra senza precedenti sull’universo. A partire dal prossimo anno, gli astronomi dovrebbero essere in grado di osservare le atmosfere dei pianeti in orbita attorno a stelle lontane, analizzare le ricadute delle collisioni più violente dell’universo e guardare indietro nel tempo più che mai.

Questo perché il telescopio spaziale James Webb – JWST, o “Webb” in breve – è piegato, pieno di carburante e in attesa di essere caricato su un razzo nella Guyana francese.

L’ultimo osservatorio spaziale rivoluzionario della NASA, l’Hubble Space Telescope, è stato lanciato nel 1990. Era anche in missione per documentare 13,8 miliardi di anni di storia dell’universo.

Hubble sta ancora osservando l’universo e la NASA spera di continuare a usarlo ancora per qualche anno, forse fino al 2030. Ma Hubble è stato in grado di vedere solo finora e Webb è progettato per vedere più lontano.

Insieme all’Agenzia spaziale europea (ESA) e all’Agenzia spaziale canadese, la NASA ha speso decenni e oltre 10 miliardi di dollari per costruire Webb, il cui lancio nello spazio è previsto per il 22 dicembre. Impostato per un costo di $ 500 milioni, riprogettazioni e ritardi hanno aumentato il suo prezzo e ritardato la data di lancio.

Dopo il lancio, se tutto va secondo i piani, Webb passerà sei mesi a dissotterrare e aggiustarsi, cadendo in orbita a un milione di miglia dalla Terra. Quindi può iniziare a riscrivere la storia cosmica.

Il James Webb Space Telescope sollevato verticalmente Enormi specchi dorati avvolti in carta viola all'interno della camera bianca

Il telescopio spaziale James Webb viene scaricato e sollevato verticalmente nella camera bianca del Centro spaziale della Guyana nella Guyana francese, il 15 ottobre 2021.


NASA / Chris Jenn



Il progetto principale del telescopio è esplorare come si sono formate e crescere le galassie dopo il Big Bang e scrutare nelle profondità dell’universo per catturare immagini delle prime galassie mai formate. Le sue telecamere a infrarossi sono così potenti e precise da poter individuare un’ape a 240.000 miglia di distanza, la distanza tra la Terra e la Luna.

Webb aiuterà anche gli astronomi a indagare su misteri a cui non avevano pensato quando la NASA ha progettato per la prima volta il telescopio.

Klaus Pontopedan, uno scienziato del sito Web presso lo Space Telescope Science Institute, ha dichiarato in una conferenza stampa il 4 novembre.

La NASA si aspetta che il telescopio riesca a sondare i segreti dell’universo per almeno un decennio. Fino al primo anno nello spazio del telescopio, ha detto Pontopedan, era pieno zeppo di quasi 400 articoli di ricerca di migliaia di scienziati di tutto il mondo.

Dall’osservazione di Marte all’esplorazione di antiche galassie, ecco alcuni dei progetti più entusiasmanti che Webb, il telescopio spaziale più potente di sempre, dovrebbe affrontare nel suo primo anno:

La luce delle prime galassie sta ancora viaggiando verso la Terra e Webb potrebbe scoprirla

L'immagine ultraprofonda di Hubble di 10.000 galassie scintillanti di luce

L’Hubble Ultra-Depth Field è la forma più profonda di luce visibile nell’universo. Contiene circa 10.000 galassie.


NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) e il team HUDF



Mentre il telescopio guarda in lontananza, guarda anche indietro nel tempo. Questo perché la luce impiega tempo per viaggiare. Quando guardi il sole – per favore, non farlo! – Vedi la luce che la nostra stella ha emanato otto minuti fa. Quando Hubble guarda le galassie lontane, vede la luce di miliardi di anni fa, 400 milioni di anni dopo il Big Bang.

“Abbiamo una storia di 13,8 miliardi di anni – l’universo – e ci mancano una sorta di alcuni paragrafi chiave nel primo capitolo della storia”, ha detto Amber Straw, una scienziata del Webb Team della NASA, il 18 novembre. . Istruzioni. “JWST è progettato per aiutarci a trovare quelle prime galassie”.

Si prevede che Webb scoprirà galassie che si sono formate quando l’universo aveva solo 100 milioni di anni.

È 100 volte più potente di Hubble. Utilizza anche la luce infrarossa, che ha lunghezze d’onda che possono tagliare le nuvole di polvere che potrebbero oscurare la vista di Hubble e che si basano sulla luce visibile.

Webb deve guardare in profondità nell’universo e scoprire le galassie – le prime galassie a formarsi dopo il Big Bang – troppo lontane e deboli per essere catturate da Hubble.

La ricerca dell’oro forgiato attraverso le collisioni più violente dell’universo

collisione di stelle di neutroni

Una gigantesca simulazione al computer di una coppia di stelle di neutroni che collidono, si fondono e formano un buco nero.


Goddard della NASA



Negli ultimi sei anni, Rivelatori di onde gravitazionali Sulla Terra sono state rilevate increspature nello spazio-tempo causate dagli eventi più violenti dell’universo: buchi neri e stelle di neutroni che entrano in collisione tra loro.

Gli scienziati ritengono che queste collisioni Forgiato la maggior parte degli elementi pesanti nell’universoCome argento, oro e platino. Webb tenterà di confermarlo concentrandosi su collisioni lontane di stelle di neutroni, i nuclei densi di stelle che sono collassate, hanno espulso i loro strati esterni e sono morte.

Webb sarà in grado di analizzare l’intero spettro della luce infrarossa da quelle collisioni. Ciò consentirà agli astronomi di identificare singoli elementi come oro o platino nei detriti dell’esplosione, in base alle loro lunghezze d’onda della luce.

Questo metodo, chiamato spettroscopia, aiuterà gli astronomi a conoscere anche altri oggetti con cui Webb studia.

“Gli spettri saranno il grosso della scienza”, ha detto alla conferenza stampa Antonella Nota, una scienziata di Webb che guida l’ufficio dell’Agenzia spaziale europea presso lo Space Telescope Science Institute. “Mentre un’immagine, diciamo, vale 1.000 parole, gli spettri per gli astronomi sono solo 1.000 immagini”.

Il primo sguardo alle atmosfere dei pianeti che potrebbero ospitare la vita

In questo sistema viene mostrata un'impressione artistica del pianeta K2-18b, della sua stella ospite e del pianeta compagno.  K2-18b è ora l'unico esopianeta sulla Terra che ospita sia l'acqua che le temperature che potrebbero supportare la vita.  I ricercatori dell'UCLA hanno utilizzato i dati d'archivio del 2016 e del 2017 acquisiti dal telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e hanno sviluppato algoritmi open source per analizzare la luce delle stelle filtrata attraverso l'atmosfera di K2-18b.  I risultati hanno rivelato la firma molecolare del vapore acqueo, che indica anche la presenza di idrogeno ed elio nell'atmosfera del pianeta.

Rappresentazione artistica del pianeta extrasolare K2-18b.


ESA/Hubble, M. Coltelli per cereali



Quando non è impegnato a studiare gli oggetti massicci e le antiche galassie nell’universo, Webb cercherà ambienti meno estremi, mondi in cui le condizioni potrebbero essere adatte a dare vita alla vita.

Gli esopianeti – mondi in orbita attorno ad altre stelle – non erano certo un’area di studio quando la NASA iniziò a progettare Webb. Due decenni dopo, gli astronomi hanno identificato dozzine di esopianeti che potrebbero essere abbastanza temperati per la vita aliena. Non è né troppo freddo né troppo caldo ed è adatto solo per l’acqua, ma solo se ha un’atmosfera ospitale.

Webb osserverà gli esopianeti abitabili che passano davanti alle loro stelle e analizzerà gli spettri della luce stellare che brilla attraverso le atmosfere dei pianeti. Questa spettroscopia dirà agli scienziati se l’aria su altri mondi contiene composti che potrebbero indicare la vita, come anidride carbonica, metano o acqua.

“Questo telescopio è sicuramente il nostro prossimo grande passo nella nostra ricerca di pianeti potenzialmente abitabili”, ha detto Strawon.

Specchio ottagonale dorato del telescopio spaziale James Webb nella grande camera bianca

Il telescopio spaziale James Webb presso la Northrop Grumman Research Room di Redondo Beach, California, il 4 marzo 2020.


NASA / Chris Jenn



Questi non sono necessariamente pianeti simili alla Terra. Le stelle come il Sole sono così grandi e luminose che Webb non sarebbe in grado di vedere i minuscoli pianeti simili alla Terra che le orbitano. Questo è il compito del prossimo grande telescopio spaziale. Invece, Webb esaminerà i pianeti rocciosi che orbitano attorno a stelle più piccole e più deboli.

Alcuni dei suoi primi obiettivi saranno pianeti in orbita attorno a una piccola stella, TRAPPIST-1, a soli 39 anni luce di distanza.

La stella ha sette pianeti rocciosi, tre dei quali si trovano nella sua “zona dei riccioli d’oro”, il che significa che è la giusta distanza per consentire alle temperature di esistere acqua liquida sulle loro superfici.

trappista 1 Scopri la natura dei sette pianeti delle dimensioni della Terra 7

Una mostra artistica di come potrebbe apparire sulla superficie del pianeta TRAPPIST-1f.

NASA/JPL-Caltech


Webb è stato anche impostato per ingrandire i pianeti inabitabili, ma sono sorprendentemente estremi. Almeno uno dei pianeti sulla sua lista è così vicino alla sua stella che la sua superficie è fusa e potrebbe persino piovere lava lì. Webb dovrebbe essere in grado di rilevare la pioggia di lava.

Il telescopio esaminerà anche ogni oggetto nel nostro sistema solare, a partire da Marte e procedendo verso i corpi ghiacciati dietro Plutone.

In quei pianeti, stelle e galassie, vicini e lontani, Webb rivelerà sicuramente grandi sorprese.

“È anche probabile che Webb riveli nuove domande a cui le future generazioni di scienziati dovranno rispondere, alcuni dei quali potrebbero non essere ancora nati”, ha detto Pontopedan.

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Elma Zito

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